La relatividad general sugiere que la materia curva el espacio-tiempo. El espacio-tiempo no es nada. ¿Cómo no se puede curvar nada?

¡Es un poco difícil entenderlo!

Así que aquí está la respuesta: lo que curva es el espacio mismo.

Estamos acostumbrados a pensar que el espacio es justo, bueno, ¡simplemente lo es! Pensamos en él como un lugar en 3D dentro del cual las cosas se curvan. En una habitación cuadrada, supongamos que escoges una esquina del piso. Verá tres líneas / bordes, dos horizontales a lo largo de la intersección del piso y la pared (denomínelas Este y Norte), y una vertical donde se unen las dos paredes.

Si lo piensas por un tiempo, deberías poder convencerte de que puedes describir perfectamente cualquier punto de la habitación especificando qué tan lejos en la dirección de cada una de estas líneas tendrías que moverte para llegar allí. Algún pensamiento debería convencerte de que si te mueves Este 2 pies, Norte 3 pies y Vertical 9 pies, terminas en el mismo lugar que lo harías si fueras Norte 3 pies, Vertical 9 pies, luego Este 2 pies, el orden de movimiento no importa. En esta sala, la distancia entre dos puntos es la raíz cuadrada de la suma de las diferencias entre las direcciones Vertical Norte Norte de esos puntos.

Ahora puedes obtener movimiento curvo aquí. Suponga que mueve 1 pie tanto hacia el este como hacia el norte, luego 2 pies en vertical, luego 1 pie hacia el este y el norte, luego 4 pies en vertical, etc.

Supongamos, en cambio, que imaginamos la superficie de una esfera, como una pelota de playa. (Como es habitual de inmediato, llamaremos a la superficie misma una “esfera” para abreviar). Puede especificar cualquier lugar de la esfera por dos ángulos. En un globo terráqueo hacemos esto todo el tiempo especificando Latitud y Longitud. La distancia entre dos puntos a lo largo de la esfera, si tiene radio uno, es solo el arco-coseno del producto punto de las coordenadas de los dos puntos. Las matemáticas exactas aquí no importan, el punto es discutir la ubicación y la distancia es muy diferente a la de la habitación. Como solo necesitamos dos números, los dos ángulos, para especificar la ubicación de un objeto en la esfera, vemos que aquí tenemos un espacio de dos dimensiones. También tenga en cuenta que cualquier trayectoria de movimiento en la esfera, a diferencia de la parábola en la habitación, está curvada por la naturaleza de la superficie misma. En la sala podemos movernos en línea recta o curva, ¡en la esfera no tenemos otra opción!

Entonces ves que la tierra (esfera) está “curvada”, la habitación está “recta”. El problema conceptual aquí en la Relatividad general es que no estamos diciendo que el espacio es la superficie 2D de una esfera 3D, sino que son las tres dimensiones del espacio más el tiempo deformadas en una nueva forma. No podemos describir lo que eso significa en nuestro mundo 3D. En el caso de la esfera, necesitábamos un mundo tridimensional superior para visualizar el mundo bidimensional inferior.

Linda Russel tiene una buena descripción de todo esto, Pasajes deformados: Desvelando los misterios de las dimensiones ocultas del universo: Lisa Randall: 9780060531096: Amazon.com: Libros

¡Lo notable con Gravity es que los objetos (partículas de masa) dentro de un espacio dado no solo se rigen por el espacio en el que viven, sino que también influyen en ese espacio! Sería como si una mosca se moviera a lo largo de una esfera deformando la forma de la esfera mientras se movía.

Algunos han respondido esta pregunta diciendo “la curvatura no es real”, pero sabemos por LIGO que la curvatura es, de hecho, real. Esto, por supuesto, presta un gran apoyo a la Relatividad General. El hecho es que el espacio-tiempo NO es nada. Johann Rafelski y Berndt Muller escribieron un buen libro sobre el tema, “El vacío estructurado: pensar en nada”. Sabine Hossenfelder también tiene una buena publicación en el blog sobre el tema, “Lo que la física dice sobre el vacío: una visita a la orilla del mar”. que es realmente una revisión de un artículo de Rafelski et. Alabama. Y si encuentra interesantes esos recursos, puede disfrutar el artículo de William Tiller, “¿Qué significa el Mar de Energía Negativa de Dirac y por qué la física ortodoxa de hoy lo ha descuidado?”

Eso prácticamente cubre el aspecto espacial del problema; el problema del tiempo es un poco más oscuro pero para una sugerencia especulativa puedes ver:

La respuesta de Wes Hansen a medida que el universo se expande, ¿se crea más espacio-tiempo o se estira el espacio-tiempo?

Mire, a lo largo de los años se han intentado muchas respuestas a esta pregunta. Déjame aclarar las cosas.

La Relatividad General (GR) es un modelo matemático que describe fenómenos que hemos observado en el universo e intenta predecir fenómenos futuros. Se basa en las matemáticas de múltiples en geometría diferencial.

El sistema de coordenadas, llamado espacio-tiempo, utilizado en este modelo matemático tiene una función de distancia llamada métrica. Esta métrica no es euclidiana. El objeto principal en este modelo se llama múltiple y tiene una forma, que está determinada por el tensor de estrés-energía.

La forma más común de pensar en el tensor de estrés-energía es la distribución de la materia en el espacio que afecta el movimiento de otros objetos.

La métrica en este múltiple permite calcular la curvatura. Esta es la curvatura del espacio-tiempo de 4 dimensiones.

La curvatura es una función matemática que permite la explicación y predicción del movimiento de partículas alrededor de la materia en el espacio. No es una curvatura física de nada real.

Déjame resumir. El espacio no es curvo. El espacio-tiempo no es real. No hay “tejido” del espacio-tiempo. La curvatura es una descripción matemática del movimiento de partículas, no algo real.

Einstein tuvo que demostrar su teoría general de la relatividad con las matemáticas. Lo hizo usando geometría avanzada que requería un espacio-tiempo de 4 dimensiones (espacio y tiempo). En 4 dimensiones, lo que era plano en 3 dimensiones podría ser curvo. PERO sin las matemáticas, lo que causa la gravedad es que un reloj corre más rápido cuanto más lejos está de una gran masa (demostrado una y otra vez). Aparentemente, las cosas prefieren estar donde el tiempo corre más lento, lo que crea una aceleración hacia la gran masa. Y dado que la velocidad de la luz debe permanecer constante en todas partes (sin tener en cuenta cosas como el agua que solo la ralentiza), entonces la “métrica” ​​del espacio debe cambiar con el cambio en el tiempo. Esta “métrica” ​​se puede visualizar como líneas gráficas tridimensionales que se superponen a la nada vacía (espacio), y es lo que se utiliza para determinar una distancia correcta en el espacio que se ve afectada por una gran masa.

El espacio-tiempo no es nada: el espacio-tiempo es una colección de eventos.

Un evento es una ubicación espacial con una marca de tiempo, por lo que es un punto de coordenadas [matemáticas] (t, x, y, z) [/ matemáticas].

Estos eventos forman un sistema de coordenadas de la misma manera que tenemos las coordenadas xey, por ejemplo. En el sistema de coordenadas habitual [math] (x, y) [/ math] tenemos una manera de relacionar la distancia entre los puntos [math] s [/ math], por ejemplo, podemos usar el Pitágoras y escribir

[matemática] (\ Delta s) ^ 2 = (\ Delta x) ^ 2 + (\ Delta y) ^ 2 [/ matemática]

Hay formas similares de medir distancias entre eventos, en una versión relativista del teorema de Pitágoras:

[matemáticas] (\ Delta s) ^ 2 = c ^ 2 (\ Delta t) ^ 2 + (\ Delta x) ^ 2 + (\ Delta y) ^ 2 [/ matemáticas]

Si observamos de cerca nuestros teoremas de Pitágoras, los coeficientes de los términos son todos constantes.

Sin embargo, la distancia entre puntos o eventos podría no ser uniforme, donde el mismo par de puntos en una superficie plana tiene una distancia diferente en otro lugar. Por ejemplo podría tener:

[matemáticas] (\ Delta s) ^ 2 = – \ left (1- \ dfrac {2m} {r} \ right) (\ Delta t) ^ 2 + \ left (1- \ dfrac {2m} {r} \ derecha) ^ {- 1} (\ Delta r) ^ 2 [/ matemáticas]

Ahora vemos que las distancias en el tiempo [matemática] t [/ matemática] y la distancia [matemática] r [/ matemática] también dependen de [matemática] r [/ matemática] como se ve en los coeficientes frente a [matemática] \ Delta t [/ math] y [math] \ Delta r [/ math].

Esta variación no uniforme en las distancias entre eventos en el espacio-tiempo es lo que queremos decir con que es “curva”, es decir, si dos puntos tienen una separación en papel plano, entonces la única forma en que los dos puntos podrían tener una distancia diferente es si el El papel es curvo.

Por favor, no intente mirar hacia el cielo y de alguna manera imagine que algo en el espacio está doblado, no funciona así. Lo que implica el espacio-tiempo curvo es que los relojes y los medidores miden diferentes tiempos y distancias dependiendo de dónde se encuentre.

Nota: He escrito cambios en las coordenadas como, por ejemplo, [math] \ Delta x [/ math] aunque en relatividad se toman como diferenciales [math] dx [/ math].

Lo que decimos que el espacio-tiempo es “curvado”, queremos decir que no sigue todos los principios geométricos establecidos por Euclides para los planos. En particular, no esperamos que dos líneas que son “paralelas” en alguna ubicación sean paralelas en todas las ubicaciones, como lo estarían en un plano. En cambio, divergirán (en un espacio curvado negativamente) o convergerán (en un espacio curvado positivamente). La respuesta a “cómo” esto puede suceder es que no hay una razón a priori por la cual no debería suceder. Mucho antes de Einstein, los matemáticos se sentían incómodos simplemente asumiendo el quinto postulado de Euclides, el de las líneas paralelas. Pasaron mucho tiempo tratando de probarlo de los otros cuatro, y luego comenzaron a considerar la posibilidad de prescindir de él. Esto condujo al desarrollo de una geometría no euclidiana, que finalmente se incorporó a la teoría de la gravedad de Einstein.

Básicamente reformulaste un razonamiento que puse en mi libro, “La entidad de DIOS: la teoría de todo de Gordon”. DIOS es un acrónimo de Gordon Omnipresent Dot y no tiene nada que ver con las ideas laicas de Dios. La respuesta a su pregunta es … El espacio-tiempo está hecho de algo y ese algo es: “La entidad de DIOS”, donde la entidad de DIOS es el componente básico del espacio-tiempo. Tenga en cuenta que la entidad DIOS no es una partícula ya que las partículas existen “en” el espacio-tiempo, mientras que la entidad DIOS existe “como” el espacio-tiempo.

La idea de que el espacio-tiempo no está hecho de nada es una de las principales razones por las cuales los físicos no han encontrado la teoría de todo. Para entender las matemáticas de la Entidad de DIOS, primero se debe pasar por el proceso de aprendizaje que llamo “El enigma del deslizador de rubíes”.

¿Por qué la teoría de todo tardó tanto? – Razón 6: El enigma de las zapatillas de rubí

Puede encontrar las otras 10 razones principales por las que los físicos están teniendo dificultades para descubrir la teoría de todo en este enlace:

La teoría de todo … ¿Qué tardó tanto?

Si esto parece razonable, puede considerar leer mi libro. Todo lo mejor en tu búsqueda de conocimiento.

El hecho de que pueda escribir las palabras en inglés “{s} pace-time is nothing” no lo hace así. La ciencia deja que la naturaleza hable por sí misma al mirarla. Como Einstein predijo que el tiempo en un marco de referencia no es el mismo que en otro, y el lugar donde se ve un rayo de luz depende de si se acerca a objetos grandes. Esto se ha confirmado mirando el paso de la luz de las estrellas por nuestro sol durante un eclipse, y tomando relojes hasta la cima de las montañas (menos gravedad) y luego devolviéndolos y comparándolos con uno al nivel del mar. No importa si lo llamamos espacio-tiempo “doblado” o no. El fenómeno se ha observado, por lo que existe. Y el espacio no está vacío sino que contiene partículas virtuales (tomando energía prestada de lo que no es espacio vacío). Eso no es nada.

Respuesta simple No es necesariamente fácil de imaginar. Tampoco es fácil entender la ubicación de los electrones. Lo mejor que podemos hacer es usar ilustraciones. Piense en el agua en una botella … ahora piense en la materia controlada o moldeada por la gravedad … ahora piense en la expansión del espacio, pero cada expansión crea un nuevo espacio.

El espacio-tiempo no es nada. No hay nada

Incluso antes de que existiera el espacio-tiempo tal como lo conocemos, incluso cuando la naturaleza del tiempo era completamente ajena a la forma en que opera en nuestro universo; Aún quedaba algo.

No solo nada no existe, nada no puede existir. Espero con interés las preguntas que tendrá cuando comprenda este concepto.

Esto es un poco difícil de entender, pero el espacio vacío, aunque no tiene importancia, no está vacío. Tiene campos a través de él. No puede tocar directamente un campo, pero los campos interactúan con la materia. Entonces, si gira un campo, está afectando el espacio.